【摘要】：小麥?zhǔn)俏覈匾募Z食作物,對小麥進行科學(xué)的田間管理是保證其優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的必需條件。氮素是在作物的生長過程中起到了關(guān)鍵作用的營養(yǎng)元素,適量的投入將會促進作物的光合作用,也將影響經(jīng)濟增長和發(fā)展,保證作物產(chǎn)量和品質(zhì)。為確保產(chǎn)量,農(nóng)民往往施入過多氮肥。大量氮肥的投入不但使氮肥利用率大大降低,給環(huán)境造成巨大危害,也顯著降低了農(nóng)民收益。準(zhǔn)確探測作物氮素營養(yǎng)狀況,在作物生長的關(guān)鍵時期以適宜養(yǎng)分量供給作物生長,提高氮肥利用率已成為當(dāng)代農(nóng)業(yè)研究的熱點。近年來,隨著遙感技術(shù)的飛速發(fā)展,其以訪問頻率高、適合大面積、無損作物等優(yōu)勢,已成為實現(xiàn)快速有效且無損監(jiān)測冬小麥氮營養(yǎng)情況的一種新的技術(shù)手段和方法,它作為精細農(nóng)業(yè)的重要組成部分,成為對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的研究中最為重要的環(huán)節(jié)之一。歸一化植被指數(shù)(NDVI)是一種能反映作物冠層結(jié)構(gòu)的重要參數(shù),其與作物的產(chǎn)量、群體光的分布以及光能的利用有著密切的關(guān)聯(lián)。本文首先利用多年的冬小麥冠層光譜數(shù)據(jù)及產(chǎn)量數(shù)據(jù),并與氣象數(shù)據(jù)相結(jié)合,構(gòu)建適用于我國北方的冬小麥潛在產(chǎn)量模型,在遙感影像中提取相應(yīng)的NDVI值對模型進行驗證。在田塊尺度的施肥推薦方面,基于2013年覆蓋國家精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)研究示范基地的示范田的Geo Eye-1高分遙感數(shù)據(jù),運用構(gòu)建模型進行施肥推薦,得到施肥推薦處方圖,推薦施肥量在合理范圍內(nèi)。在區(qū)域尺度施肥推薦方面,首先利用S-G濾波方法進行陜西省2010年至2014年MODIS NDVI時間序列數(shù)據(jù)的重建,根據(jù)陜西省典型地物特性曲線變化趨勢,確定冬小麥與其他作物特性曲線的差異,提取了陜西省冬小麥的種植區(qū)域。其次,使用MODIS LAI數(shù)據(jù)產(chǎn)品MOD15A2多景數(shù)據(jù),采用S-G上包絡(luò)線濾波方法重構(gòu)LAI時間序列,并對濾波后的數(shù)據(jù)進行Logistic曲線擬合,以曲線曲率的最大值作為冬小麥返青期開始的時間,得到冬小麥返青期監(jiān)測結(jié)果。以監(jiān)測到的返青期開始時間為基準(zhǔn),將所需累計積溫轉(zhuǎn)化為累計LST值,結(jié)合MODIS LST數(shù)據(jù)產(chǎn)品MOD11A2來監(jiān)測拔節(jié)期。最后,以遙感推算的冬小麥物候期為依據(jù)對研究區(qū)進行區(qū)域劃分,在劃分的每一個區(qū)域內(nèi)應(yīng)用施肥推薦模型,得到施肥推薦處方圖。研究結(jié)果表明,本文所構(gòu)建模型適用于我國北方地區(qū)的施肥推薦,在田塊與區(qū)域不同尺度上推薦的施肥量均在合理范圍內(nèi),且能夠有效的提高氮肥的利用效率,節(jié)約農(nóng)業(yè)成本,且進一步說明利用遙感技術(shù)進行施肥推薦的可行性及具有一定的應(yīng)用價值。
[Abstract]:Wheat is an important food crop in China. Scientific field management is a necessary condition to ensure high quality and high yield of wheat. Nitrogen plays a key role in the growth of crops. Proper input will promote photosynthesis, affect economic growth and development, and ensure crop yield and quality. To ensure yield, farmers often apply too much nitrogen fertilizer. The input of a large amount of nitrogen fertilizer not only greatly reduces the utilization efficiency of nitrogen fertilizer, causes great harm to the environment, but also significantly reduces the farmers' income. It has become a hot point in modern agricultural research to accurately detect the nitrogen nutrition status of crops, supply crop growth with suitable nutrient in the critical period of crop growth, and improve nitrogen fertilizer utilization efficiency. In recent years, with the rapid development of remote sensing technology, with the advantages of high access frequency, suitable for large area and no damage to crops, it has become a new technical means and method to realize fast, effective and non-destructive monitoring of nitrogen nutrition of winter wheat. As an important part of fine agriculture, it has become one of the most important links in the research of modern agriculture. Normalized vegetation index (NDVI) is an important parameter reflecting crop canopy structure, which is closely related to crop yield, distribution of population light and utilization of light energy. Based on the canopy spectral data and yield data of winter wheat for many years, and combined with meteorological data, a winter wheat potential yield model suitable for northern China was constructed in this paper. The corresponding NDVI values were extracted from remote sensing images to verify the model. In the field scale fertilization recommendation, based on the Geo Eye-1 high score remote sensing data of the demonstration field covering the national precision agriculture research demonstration base in 2013, using the model to carry on the fertilization recommendation, get the fertilizer recommendation prescription map. The recommended amount of fertilizer is within a reasonable range. In the area of regional scale fertilization recommendation, the S-G filtering method is firstly used to reconstruct the MODIS NDVI time series data from 2010 to 2014 in Shaanxi Province. The difference of characteristic curve between winter wheat and other crops was determined and the planting area of winter wheat in Shaanxi Province was extracted. Secondly, using MOD15A2 multi-scene data of MODIS LAI data product, S-G envelope filtering method is used to reconstruct LAI time series, and the filtered data is fitted by Logistic curve, and the maximum curvature of curve is taken as the beginning time of winter wheat returning to green. The monitoring results of winter wheat were obtained. Based on the monitored start time of the green stage, the accumulated temperature was converted into the cumulative LST value, and the jointing stage was monitored by the MODIS LST data product MOD11A2. Finally, according to the phenological period of winter wheat calculated by remote sensing, the study area was divided, and the fertilization recommendation model was applied to each area, and the recommended fertilizer prescription map was obtained. The results showed that the model was suitable for the recommendation of fertilization in the north of China. The recommended amount of fertilizer was within a reasonable range on different scales of fields and regions, and could effectively improve the utilization efficiency of nitrogen fertilizer and save the cost of agriculture. The feasibility and application value of using remote sensing technology to recommend fertilization are further explained.
【學(xué)位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S512.11;S127

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本文編號：2356109